med världen i social isolering för att förhindra spridningen av koronaviruset upptäcker många hur man får nästan vad som helst levererat till deras dörr med bara ett klick på en knapp. Idag levereras dessa leveranser till oss på en lastbil eller skåpbil och transporteras fysiskt från gatan till vår adress av en leveransperson. I en inte så avlägsen framtid kan många av dessa leveranser ske via autonoma leveransfordon. Hastigheten och bekvämligheten med flyg drone leverans är lockande, och det kan också vara ett sätt att skydda leveranspersonal och utsatta individer från smittspridning.
förra hösten skrev jag en artikel för National Council of Acoustical Consultants (NCAC) nyhetsbrev om ämnet buller från drönare. I denna redaktionella till kamrater i den akustiska konsultindustrin diskuterade jag grunderna i ljuden som kommer från små leveransdroner och de utmaningar som dessa ljud kan presentera i deras utbredda acceptans i vår vardag. Den här bloggen är en återberättelse av den artikeln.
—-
antalet drönare i vår himmel har ökat dramatiskt de senaste åren. Enorma framsteg har gjorts under det senaste decenniet till sin teknik så att dessa flygfordon är nu allmänt tillgängliga för allmänheten. I sin barndom användes drönare till stor del för militära ändamål, men idag hittar många små och stora företag kommersiella användningsområden för sina möjligheter. Hobbyister plockar också upp drönare i växande antal. Säkerhet, säkerhet och integritet har varit de viktigaste problemen i utvecklingen och utökad användning av drönare. Deras buller är dock ett problem som är relativt oadresserat och kan bli ett problem för deras fortsatta utveckling och för dem som kan vara känsliga för deras ljud.
egenskaper hos Drone ljud
drönare i detta sammanhang anses vara små obemannade flygfordon (sUAV). Vissa är fasta flygplan, men den stora majoriteten av dem använder flera rotorsystem som möjliggör vertikal start och landning och svävar. Dessa manövrera genom att manipulera hastigheten på varje enskild rotor, som förändrar lyft-och rotationskrafterna vid varje rotor och därigenom styra yaw, tonhöjd och rulle av fordonet. På grund av sin lilla storlek roterar propellrarna mycket snabbt och ändrar hastigheten snabbt.
flera studier har genomförts för att karakterisera ljudspektra som emitteras från drönare. Precis som fans produceras de dominerande (ovägda) ljudnivåerna vid propellerbladpassfrekvenserna, som ligger i intervallet 100 till 300 Hz för de flesta små drönare. Sekundära ljudkällor kan härröra från flygplanets elmotorer och vibrationer. Starka övertoner av bladpassfrekvenserna har uppmätts hela vägen upp till flera kHz, och kan ofta vara de dominerande tonerna på A-vägd basis. Den individuella manipuleringen av varje rotor ställer ibland upp ett slagförhållande när bladpassfrekvenserna bara skiljer sig något från varandra. De snabbt föränderliga och asynkrona rotorhastigheter som behövs vid manövrering eller till och med svävar under blåsiga förhållanden kan uppvisa betydande ljudamplitudsvängningar. Alla dessa mekanismer kombineras för att producera vad människor uppfattar som en ”surrande” som liknar en svärm av bin. Denna video ger ett bra exempel på ljudet av en 4 rotor drone ”quadcopter”.
Acentech-mätningar och andra publicerade artiklar bekräftar att drönare kan betraktas som en punktkälla, så en minskning med 6 decibel för varje fördubbling av avståndet till mottagaren är en lämplig approximation för förökningen från källa till mottagare. De övergripande ljudnivåerna som produceras av större kommersiella drönare är ungefär samma som många hushållsapparater, så på även korta avstånd är ljuden vi hör relativt låga. Risken för hörselskador är inte oro för drönare; det är deras unika ljudegenskaper. Deras ljud är till skillnad från de flesta andra i vår miljö och tar därmed vår uppmärksamhet och leder till distraktion och/eller irritation.
Drone bullermätningar
nuvarande regler för drönare
i 2016 Federal Aviation Administration (FAA) publicerade omfattande regler för rutinmässig icke-fritidsanvändning av små obemannade flygsystem. De viktigaste bestämmelserna är följande:
- endast visuell siktlinje
- en pilot per flygplan
- endast Dagsljusoperationer
- maximal höjd på 400 fot över marknivå
- får endast användas över ett glest befolkat område
dessa regler möjliggör ökad kommersiell användning inom byggnads -, jordbruks-och inspektionsfält, där efterlevnaden är relativt enkel. De begränsar emellertid kraftigt räckvidden för autonom leverans av paket av drönare till konsumenter. Företag som Amazon, Google, UPS och andra arbetar alla mot helt autonoma leveranser. Innan det händer i USA måste ett helt system med säkerhetsregler, drone air traffic control och drone to drone kommunikationsstandarder implementeras. NASA och FAA arbetar för närvarande med att skapa ett standardiserat obemannade flygsystem air traffic management system (UTM) som kommer att ge säkerhet över befolkade områden. Det förväntas att nya FAA-regler för UTM kommer att komma ut inom de närmaste åren, vilket möjliggör omfattande droneleveranser. Fram till dess borde vi inte förvänta oss att företag ska leverera våra paket via drönare om inte de nuvarande FAA-reglerna är uppfyllda eller undantag beviljas för speciella fall. Detta ger akustiker lite tid att överväga bullerpåverkan från denna framtida nya tjänst och att komma i position för att hjälpa både källa och mottagare att samexistera.
NASA-studie om Drone Noise
i 2017 publicerade NASA forskning som undersökte de psykoakustiska egenskaperna hos drone noise för leverans till konsumenter. Deras premiss testade huruvida bullret från drönare var jämförbart i acceptans till andra maskiner som redan används i leveransprocessen, såsom lastbilar och bilar. Totalt 38 försökspersoner ombads att betygsätta sin irritation för ljudinspelningar från olika droneflygoperationer och till olika vägfordon som uppstått i bostadsområden. Slutsatserna indikerade att dronen låter betygsatt högre ämne irritation än vägfordonen, särskilt för ”loitering” (dvs. svävande) ljud. Detta resultat tyder på att helt enkelt upprätthålla drone ljudnivåer för att inte vara högre än de som produceras av konventionell paketleveransutrustning skulle hälsas med ljudbaserad motstånd. NASA drog slutsatsen att ytterligare arbete återstår för att förbättra vår förståelse för de akustiska egenskaperna som driver denna irritationsskillnad så att den kan förutsägas mer exakt. Det bör noteras att ämnena i detta test var omedvetna om att de hörde drone ljud. Det är mycket möjligt att icke-akustiska faktorer bara kommer att öka bullerkänsligheten hos dem som motsätter sig utbredda droneleveranser. Till exempel, att bara höra bullret kan få människor att tro att de spioneras på, eller att de är i fara från en maskin ovanför huvudet.
vad händer härnäst?
det finns för närvarande inga regler i USA som specifikt begränsar bullret från drönare. Andra regler som gemenskapsbullerförordningar som innehåller fraser som” tyst och fredlig njutning av ens egendom ” kan Citeras av grannar som är missnöjda med närliggande droneanvändning. Dag-natt genomsnittliga ljudnivåer (DNL) som används av FAA för stora flygplan kanske inte är tillräckliga. NASA: s psykoakustiska studie tyder på att mer arbete behövs för att exakt förutsäga människors svar på dronebrus. Den bredare miljöpåverkan av drone buller till andra djurarter är också ännu inte helt förstådd, vilket delvis är varför alla amerikanska nationalparker har förbjudit privat användning av UAV.
det finns många spännande möjligheter för användning av drönare i våra samhällen. Det finns dock mycket arbete framåt för forskare, ingenjörer, konsulter och lagstiftare att ta itu med dessa utmaningar, och buller är bara en av många saker att tänka på. Acentech positionerar sig för att vara en bidragsgivare inom detta utvecklingsområde. Vår egen David Bowen har accepterats att presentera vid den första quiet drones-konferensen i Paris, Frankrike, ett symposium som stöds av International Institute of Noise Control Engineering. Vi hoppas att den nuvarande pandemisituationen kommer att avta och möjliggöra för experter från hela världen att utbyta sin kunskap om dronebuller. (https://www.quietdrones.org/conferences/1-quiet-drones/)